Ученые отмечают неуловимый пропущенный шаг на завершающей стадии фотосинтеза

Исследователи из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (совместно с сотрудниками из Швеции, Германии и Великобритании) пролить новый свет На последней стадии фотосинтеза. Они наблюдали в атомарных деталях, как фотосистема II, белковый комплекс растений, претерпевает трансформацию, которая приводит к потере дополнительного атома кислорода. Ученые считают, что открытие поможет создать дорожную карту для улучшения экологически чистых источников энергии. «Это действительно изменит наше представление о Системе Два», — сказал Уве Бергманн, ученый и профессор Университета Висконсин-Мэдисон, соавтор статьи.

Исследователи сделали «изображения со сверхвысоким разрешением» различных стадий процесса (при комнатной температуре), что дало им новое представление о том, как и где именно производится кислород. Бейсбол может предложить простую (хотя и несколько натянутую) метафору для иллюстрации процесса. «Центр проходит четыре стабильных состояния окисления, определяемых от S0 до S3, при воздействии солнечного света», — объясняет SLAC. «На бейсбольном поле S0 будет начинать игру, когда игрок дома будет готов бить битой. S1-S3 будут игроками на первом, втором и третьем месте». Основываясь на этой метафоре, тесто, контактирующее с бегущими впереди, указывает на то, что тесто поглощает фотон солнечного света. «При ударе по четвертому мячу игрок соскальзывает домой, засчитывая пробежку или, в случае системы со вторым изображением, высвобождая одну молекулу пригодного для дыхания кислорода». Это последняя стадия (S4, между третьей базой и домом скольжения в нашей метафоре), которую они впервые изобразили, когда два атома кислорода соединяются, чтобы высвободить молекулу кислорода, открывая дополнительные шаги, которых мы не видели раньше.

Видео ниже демонстрирует процесс и открытия команды.

«Большинство процессов, которые производят вдыхаемый кислород, происходят на этом последнем этапе», — сказал Витал Ячандра, ученый из лаборатории Беркли и соавтор статьи. Опубликовано в природа. «Но в разных частях системы второго изображения происходит много вещей, и все они должны в конечном итоге сойтись воедино, чтобы реакция была успешной. Как и в бейсболе, такие факторы, как положение мяча, положение игрока с низов и полевые игроки влияют на движения, которые игрок предпринимает, чтобы добраться до базы, окружение белка вокруг каталитического центра влияет на то, как происходит это взаимодействие».

Исследователи планируют обновить рентгеновские снимки в конце этого года, чтобы пролить больше света на этот процесс. Он будет использовать частоту повторения 1 миллион ударов в секунду, по сравнению со 120 ударами в секунду, используемыми в этом эксперименте. «Благодаря этим обновлениям мы сможем собирать данные за несколько дней всего за несколько часов», — сказал Бергман. «Мы также сможем использовать мягкое рентгеновское излучение для дальнейшего понимания химических изменений, происходящих в системе. Эти новые возможности будут продолжать продвигать наши исследования и проливать новый свет на процесс фотосинтеза».

Команда считает, что результаты помогут им «разработать искусственные фотосинтетические системы, которые имитируют фотосинтез для сбора естественного солнечного света для преобразования углекислого газа в водород и топливо на основе углерода». Джин Керн, соавтор и еще один ученый из лаборатории Беркли, сказала: «Чем больше мы узнаем о том, как природа делает это, тем ближе мы подходим к использованию этих принципов в антропогенных процессах, включая идеи искусственного фотосинтеза как чистой и устойчивой энергии». источник.»

Все продукты, рекомендованные Engadget, выбираются нашей редакцией независимо от материнской компании. Некоторые из наших историй содержат партнерские ссылки. Если вы покупаете что-то по одной из этих ссылок, мы можем получить партнерскую комиссию. Все цены актуальны на момент публикации.